ایستاسازه
En Ar

خانه - خدمات ایستاسازه - خاک های رمبنده (Collapsible Soil)

در طبیعت خاک هایی هستند كه تحت تنش یكسان، با افزایش درصد رطوبت میزان كاهش حجم بسیار زیادی از خود نشان خواهند داد. اینگونه خاک ها به خاک های رمبنده معروف می باشند. به طور كلی می‌توان پدیده رمبندگی را ریزش ناگهانی خاک در اثر از دست رفتن مقاومت عامل پیوند دهنده ذرات خاک تعریف کرد. خاک های رمبنده بیشتر در نواحی گرم و خشک یافت می شود.

خصوصیات مهم خاک های رمبنده تخلخل زیاد، وزن مخصوص كم و چسبندگی صفر و یا ناچیز آنها نیز می باشد. كشور ایران در زمره كشورهایی قرار گرفته كه دارای خاک های رمبنده می باشد. در صورت عدم شناسایی این نوع خاک ها، اگر سازه ‌ای روی آنها احداث گردد، سازه احداث شده در صورت اشباع شدن خاک، بنا به دلایل مختلف دچار مشكلات و ضرر و زیان خواهند شد. بنابراین می بایست رفتار و خصوصیات این خاک های رمبنده تحت شرایط مختلف مورد بررسی قرار گیرد.

خاک های فرو ریزشی از لحاظ تركیب، خصوصیات مكانیكی فیزیكی، عمق توده ریزشی و تغییر شكل ریزش متفاوت خواهند بود. عموماً توسط ضخامت لایه ‌های كم رطوبت، تخلخل بالا و قابلیت ریزش شناخته شده اند. برای احداث سازه در خاک های رمبنده، حذف خصوصیات ریزشی خاک در سرتا سر منطقه مورد نظر و در طول و عمق توده ریزشی به وسیله نصب لوله‌ های زهكشی، حذف رطوبت و عوامل مؤثر بر ریزش خاک، الزامی و ضروری می باشد.

خاک های رمبنده به رطوبت حساس بوده و در اثر افزایش رطوبت محتوای اولیه، دچار كاهش حجم شده و ریزش آنها آغاز خواهد شد. خاک هایی كه دارای بیشترین ظرفیت فروریزشی می باشند، غالباً در شرایط آب و هوایی گرم و خشک و نیمه خشک دیده می شوند. فرآیندی كه تقریباً در تمام توده ‌های فروریزشی دیده می شود، شامل جریان یافتن خرده سنگ‌ ها، حركت توده ‌های آبرفتی و رمبندگی توده‌ ها (ریزش) است.


مهمترین متغیرهای مؤثر در ارزیابی احتمال ریزش:


1. وزن مخصوص خشک.

2. محتوای اولیه آب.

3. فشار آب كاربردی.

4. درصد رس محتوی.

5. درصد ماسه محتوی.

6. ضریب یكنواختی.

مهمترین متغیرهای مؤثر در ارزیابی احتمال ریزش - ایستاسازه
مهمترین متغیرهای مؤثر در ارزیابی احتمال ریزش

بر اساس نتایج آزمایشگاهی، پتانسیل ریزش با افزایش آب محتوی اولیه كاهش و با افزایش وزن مخصوص و فشار در زمان مرطوب شدن خاک، افزایش خواهد یافت. به این ترتیب، چنانچه شناسایی مشخصات تراكم و كنترل كیفیت خاک های رمبنده به درستی انجام نشود، ممكن است این توده از خاک ها به رطوبت حساسیت نشان بدهد. به طوری كه‌ چنانچه تراكم خاک تحت چگالی كم و خشكی متوسط صورت گیرد، بیشترین قابلیت برای چگالش تحت رطوبت ایجاد می گردد. اما تقریباً در هر خاك فرو ریزشی، اگر فشار حدی به اندازه كافی بالا باشد، دچار ریزش خواهد شد.


‌پدیده رمبندگی خاک


همانطور که در بالا ذکر شد، پدیده رمبندگی به ریزش ناگهانی خاک در اثر از دست رفتن مقاومت عامل پیوند دهنده ذرات خاک اطلاق می شود. میزان رمبندگی ایجاد شده وابسته به نسبت تخلخل اولیه خاک می باشد. تعدادی از نهشته ‌های سیلتی تشكیل یافته تحت شرایط آب و هوایی خشک، مستعد كاهش حجم قابل ملاحظه یا رمبندگی در هنگام اشباع شدن (مرطوب شدن) می باشد. بنابراین نفوذ آب سطحی، نشت آب از لوله‌ ها و بالا آمدن سطح آب زیر زمینی ممكن است موجب به وقوع پیوستن نشست ‌های زیاد گردد.


فرآیند‌های مختلفی برای این پدیده ارائه شده‌ كه به دو گروه زیر تقسیم می شود:


  1. ساز و كارهای میكرومكانیكی
  2. ساز و كارهای ماكرومكانیكی

تفاوت دو گروه ساز و كار فوق الذكر مربوط به مقیاس مطالعه می باشد. به طوری كه در ساز و كار میكرومكانیكی پیوند بین ذرات خاک و اندركنش آب و ذرات تشكیل دهنده خاک مورد بررسی قرار می گیرد، در حالی كه ساز و كار ماكرومكانیكی تنها به بررسی رفتار خاک در برابر افزایش رطوبت بدون توجه به اندركنش بین ذرات تشكیل دهنده خاک و آب می پردازد.


عوامل مؤثر بر میزان پدیده رمبندگی خاک ها

عوامل مؤثر بر میزان رمبندگی خاک ها
عوامل مؤثر بر میزان رمبندگی خاک ها

تا‌كنون در زمینه عوامل مؤثر بر میزان رمبندگی خاک‌ها مطالعات فراوانی صورت گرفته است. از جمله عواملی كه می ‌توان در نظر گرفت به شرح زیر می باشد:


تأثیر نوع خاک:

افزایش میزان رس در یك خاک مركب (رس- ماسه)، باعث افزایش پدیده رمبندگی می گردد.

تأثیر متغیرهای تراكم:

هر چه وزن مخصوص خشک اولیه خاک كمتر و هرچه درصد رطوبت اولیه خاک بیشتر باشد، میزان رمبندگی كمتری اتفاق می افتد.

تأثیر مواد شیمیایی:

در صورتی كه به جای آب، محلول ‌های شیمیایی دیگری در خاک وارد گردد، میزان رمبندگی تغییر خواهد کرد.

عمق نمونه گیری:

بر اساس مطالعات صحرایی و آزمایشگاهی انجام شده‌ بین عمق نمونه مورد مطالعه و میزان رمبندگی خاک‌ها رابطه ای وجود دارد که بررسی ‌های مذكور نشان از این دارند كه در خاک های رمبنده در اعماق كم، خاک تحت تنش ناچیز و تحت اثر سربار بالای خود و نیز در اثر مرطوب شدن به علل مختلف، دچار رمبندگی خواهد شد.‌ خاک ها را می ‌توان بر اساس عمق به سه دسته تقسیم بندی کرد:

1- نمونه ‌های سطحی كه در تنشی كمتر از ۰/۲ مگاپاسکال دچار رمبندگی خواهند شد. در این حالت با افزایش تنش، مقدار ضریب رمبندگی آن ها به سرعت افزایش می یابد و منحنی تا تنش‌های ۲-۱ مگاپاسکال سیر صعودی خواهد داشت.

2- نمونه ‌هایی كه در تنش معادل ۰/۲ مگاپاسکال دچار رمبندگی می‌شوند. در این حالت نیز در تنش‌ های بالاتر، ضریب رمبندگی افزایش خواهد یافت.

3- نمونه ‌های عمیق تر كه در تنش‌ های بالاتر از ۰/۴ مگاپاسکال دچار رمبندگی می گردند.

پس می‌توان نتیجه گرفت كه به ازای افزایش عمق، قابلیت رمبندگی نمونه خاک كاهش یافته و امكان رمبندگی تحت تنش بالاتر وجود خواهد داشت.

تأثیر چرخه تر و خشک شدن خاک:

تر و خشک شدن های متوالی خاک، میزان رمبندگی را افزایش می دهد.

تأثیر ساختمان كانی رس بر پدیده رمبندگی:

درصد كانی‌ های رسی نقش مهمی را در مقدار رمبندگی ایفا می کنند. میزان رمبندگی كانی‌ های رس بستگی به ساختمان شبكه بلوری، ساختمان توده رس و ظرفیت تبادل كاتیون دارد. خا‌ک های رمبنده هرگز دارای یک اسكلت دانه ‌ای پیوسته نیستند. هر چه قرارگیری ‌ذرات خاک انبوه‌ تر و متر‌اكم ‌تر باشد، پتانسیل رمبندگی آن بیشتر خواهد بود.

تأثیر ضریب یكنواختی (CU):

ضریب یكنواختی خاک تأثیر متفاوتی بر میزان رمبندگی دارد.

تأثیر تنش موجود در هنگام اشباع كردن خاک:

خاک های ماسه ‌ای با افزایش میزان تنش، رمبندگی بیشتری دارد. ولی در خاک های رسی در فشارهای میانی بین ۲۰۰ الی ۴۰۰ كیلو پاسكال، رمبندگی بیشتر از سایر فشارها خواهد بود.


روش ‌های مقابله با رمبندگی خاک


روش كنترل تراكم:

‌مقدار رمبندگی خاک ها، تابع وزن مخصوص خشک، روش تراكم و رطوبت تراكم می باشد. لذا بایستی تراکم در خاک های رمبنده به حداقل ممکن برسد. یعنی هر چه خاک در رطوبت بالاتر و وزن مخصوص كمتر متراكم شود، رمبندگی آن كمتر خواهد شد. برخی معتقدند كه در خاک های با ظرفیت رمبندگی خیلی بالا این روش مناسب نبوده زیرا برای تعیین دقیق مقدار رطوبت و انرژی تراكم، باید تعدادی آزمایش انجام داد. عمق تراكم بستگی به خاک داشته ولی عمدتاً تا عمق 0.6 تا 0.9 متر انجام می گردد. ضمناً هر چه روش تراكم، دینامیكی ‌تر گردد رمبندگی خاک كمتر خواهد بود.

روش بالشتک ماسه‌ای:

یک روش ساده برای مقابله با پدیده رمبندگی خاک، جایگزینی عمق معینی از آن، با خاک بدون پتانسیل رمبندگی خواهد بود. تجربه نشان داده كه اگر 1/5 متر‌ خاک دانه ‌ای روی خاک رمبنده قرار بگیرد هیچ مشكلی از لحاظ رمبندگی، هرگز بروز نخواهد كرد. اگر درصد رمبندگی خاک را داشته باشیم، به نظر می رسد كه جایگزینی عمق معینی از خاک رمبنده با خاک دانه‌ ای به همان نسبت، مقدار رمبندگی را كاهش خواهد داد. ‌البته جایگزینی خاک رمبنده با خاک رس بدون پتانسیل رمبندگی این تأثیر ویژه را نخواهد داشت. یكی از ارزانترین روش ‌های مقابله با پدیده رمبندگی خاک به كار بردن یک لایه ماسه بین خاک رمبنده و سازه می باشد، این لایه ماسه مقدار رمبندگی و فشار رمبندگی خاک را به میزان قابل توجهی كاهش خواهد داد. لذا برخی این روش را یكی از مطمئن ‌ترین راه ‌های مقابله با رمبندگی خاک می دانند. در عین حال به سبب ارزان بودن مصالح دانه ‌ای نسبت به مصالح به كار رفته برای تثبیت و عدم نیاز به تجهیزات خاص، قیمت آن كم خواهد بود. لایه ماسه‌ ای را بالشتک ماسه‌ ای نام گذاری کرده اند. ماسه به كار رفته در آن معمولاً ماسه سست نبوده زیرا ظرفیت باربری آن كم خواهد بود. لذا بار مجاز در این روش بیش از روش كنترل تراكم و پیش مرطوب كردن خواهد بود.

پدیده رمبندگی خاکی
پدیده رمبندگی خاکی

روش پیش مرطوب كردن:

اساس روش پیش مرطوب كردن یا غرقاب كردن، آن است كه ابتدا خاک را در معرض آب قرار دهند تا كاهش حجم پیدا کند. سپس بنا را احداث کرده. برای این كار دور تا دور محوطه مورد نظر را با خاكریز موقتاً دیوارسازی نموده و سپس درون آن را با آب پر می کنند. گاهی هم ۱۰ سانتی متر شن یا ماسه روی خاک ریخته می شود تا‌ آب را درون پی بریزند. پس از رطوبت گیری خاک، باید این لایه تا عملیات ساخت حفظ گردد. زمان لازم برای این روش طولانی است، زیرا نفوذ آب در خاک های رس به كندی انجام می گیرد.

‌این روش برای اعماق بیش از ۳ متر رضایت بخش نبوده، همچنین عواملی مثل ترک در رس‌ ها باعث خواهد شد كه توزیع رطوبت حتی پس از مدت طولانی یكنواخت نبوده لذا مشكل رمبندگی غیر یكنواخت بروز خواهد کرد. رمبندگی خاک در اثر جذب رطوبت در دو مرحله صورت می پذیرد. رمبندگی اولیه سریع می باشد ولی رمبندگی ثانویه بسیار كند خواهد بود. در خاک هایی كه مقدار رمبندگی ثانویه آنها زیاد باشد این روش مناسب نخواهد بود. زمانی این روش به کار برده می شود که‌ مقاومت مجاز خاک را خیلی كم در نظر گرفته باشند. به هر حال این روش فقط در حالت خاصی ممكن است به عنوان بهترین روش باشد.

روش ‌های مقابله با پدیده رمبندگی خاک
روش ‌های مقابله با پدیده رمبندگی

در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :

در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه طراحی و مشاوره ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید : 

در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید : 

مطالب مرتبط :

سایر مقاله ها

خطا ها و محدودیت ها و مزایای مدل سازی فیزیکی با استفاده از دستگاه سانتریفیوژ ژئوتکنیکی

نیروهای حجمی ناشی از گرانش نقش بسیار مهمی در مسائل [...]


بیشتر بخوانید

تئوری، ساز و کار و فرضیات مدل سازی فیزیکی با استفاده از دستگاه سانتریفیوژ ژئوتکنیکی

یکی از بهترین روش های بررسی یک پدیده در مهندسی، [...]


بیشتر بخوانید

قوانین مقیاس و کاربرد‌های مدل سازی فیزیکی با استفاده از دستگاه سانتریفیوژ ژئوتکنیکی

یکی از بهترین روش های بررسی یک پدیده در مهندسی، [...]


بیشتر بخوانید

آزمایش آماس سنگ (Swelling testing of rock)

در طی حفر فضاهای زیرزمینی احتمال وجود شرایط مختلف زمین [...]


بیشتر بخوانید